Ինչպես պատրաստել սիլիցիումային կարբիդի փոշիներ

Սիլիցիումային կարբիդը, որը սովորաբար կոչվում է կարբորունդում, դիամանտի պես կոշտ է և շատ դիմացկուն է մաշվածության նկատմամբ։ Բացի այդ, նրա սերամիկական հատկությունները այն դարձնում են հարմար բարձր ջերմաստիճանի և բարձր լարման պայմանների համար։.

Լելի պրոցեսի արտադրության արդյունքում ստացվում է փոշու տեսք ունեցող նյութ, որը կարելի է կտրել մոյսանիտի քարերի տեսքով՝ որպես զարդաքարեր օգտագործելու համար, իսկ արտադրողները այն նաև կիրառում են քերծող իրերի և բարձր կարծրություն պահանջող արտադրանքների պատրաստման մեջ։.

Աղբյուրներ

Սիլիցիում-ածխածնիդը (SiC), որը հայտնի է նաև որպես կարբորունդում (carborundum), սիլիցիումի և ածխածնի չափազանց կոշտ միացություն է, որը բնության մեջ հանդիպում է որպես մոյսանիտ հանքաքար և 19-րդ դարի վերջինից լայնորեն արտադրվում է որպես քերծող նյութ։ SiC-ը կարելի է միացնել կոշտ կերամիկաների մեջ կամ դոպել՝ ազոտով, ֆոսֆորով, բերիումով կամ ալյումինով, ինչի արդյունքում ստացվում են n- կամ p-տիպի կիսահաղորդիչներ։.

Արդյունաբերական SiC-ը սովորաբար արտադրվում է Աչեսոնի գործընթացով՝ սիլիցիումային ավազը բարձր ջերմաստիճանում տաքացնելով ածխածնի աղբյուրների (օրինակ՝ նավթային կոկ) հետ բաց վառարանում, ինչի արդյունքում ստացվում են կանաչ կամ սև գույնի հատիկներ՝ կախված մաքրության մակարդակից։.

SiC-ը հայտնի է իր գերազանց ջերմահաղորդականությամբ և կոռոզիոն դիմադրողականությամբ։ Նվազ ջերմային ընդարձակման գործակիցը, բարձր ամրության/կոշտության հարաբերակցությունը, քիմիական կայունությունը և հեշտ մշակելիությունը այն դարձնում են առաջնային հումք բազմաթիվ արդյունաբերական կիրառություններում, ինչպիսիք են բարձրակարգ ջերմակայուն նյութերը, աբրասիվները և կերամիկան [16]։.

Մշակում

Սիլիցիում-կարբիդը (SiC) տեխնիկական կերամիկական նյութ է, որը ունի յուրահատուկ հատկություններ՝ բոլոր ջերմաստիճաններում քիմիական անտարբերություն, ջերմային ցնցումների դիմադրություն և բարձր սինտերայնություն։ SiC-ն օգտագործվում է տարբեր տեխնիկական կերամիկական կիրառություններում, այդ թվում՝ վառարանային կահույքի և հեղուկների կառավարման սարքավորումների, ինչպես նաև ռոլմենների և մաշվող մասերի արտադրության մեջ։ SiC-ի այլ կիրառություններից են դիզելային մասնիկային ֆիլտրերը և բալիստիկ պաշտպանությունը։ Washington Mills-ը առաջարկում է կոտրման, աղացման և դասակարգման սարքավորումներ, որոնք կարող են արտադրել ANSI, FEPA և JIS ստանդարտներին համապատասխան հումք։.

SiC փոշիները կարող են տարբերվել հատիկի չափով՝ կախված իրենց սկզբնական վիճակից և ածխածնի աղբյուրից։ SiC սինթեզի համար լայնորեն կիրառվող պատրաստման գործընթացը ածխածնային-տերմալ ռեդուկցիան է. այն ներառում է 200 մեկից պակաս SiO₂ մեկ մոլ պարունակող խառնուրդի ռեակցիան 1,5–3 մոլ ածխածնի աղբյուրի հետ, որին հաջորդում է թթվային լվացումը, տաքացումը և ստացված լուծույթի ռեակցիան, ինչը կանխում է ապակյա ածխածնի առաջացումը։.

XRD քանակական վերլուծության միջոցով ստացված SiC փոշիները հետագայում վերլուծվում են մասնիկների ձևի, գրանուլոմետրիկ կազմի և հատուկ մակերեսի վերլուծության միջոցով։ Կարևոր բնութագրերն են մասնիկների ձևը, գրանուլոմետրիկ կազմը և հատուկ մակերեսը։ SiC մասնիկները սովորաբար ունեն հարթ, փշատված կառուցվածքներ՝ թերություններով ենթակառուցվածքներով, որոնց եզրերում առկա են դիսլոկացիոն ցանցեր, ինչը անընդունելի հատկանիշ է և կարող է բացասաբար ազդել սինթերացման գործընթացների վրա։.

Հատկանիշներ

Սիլիցիումային կարբիդը առաջարկում է բազմաթիվ յուրահատուկ հատկություններ, որոնք թույլ են տալիս այն կիրառել տարբեր արդյունաբերական ոլորտներում։ Մասնավորապես, այն չափազանց կոշտ է՝ Մոհսի կոշտության 9 միավորով։ Բացի այդ, այս նյութը քիմիապես անակտիվ է, ունի մեծ դիմադրություն քերծմանը, ջերմակայունություն մինչև բարձր ջերմաստիճաններ, լավ ձգողական ամրություն և ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից՝ հատկություններ, որոնք բոլորը միասին դարձնում են սիլիցիումային կարբիդը հարմար բազմաթիվ արդյունաբերական կիրառությունների համար։.

Սիլիցիումային կարբիդի արտադրական գործընթացները մեծ ազդեցություն ունեն դրա հատկությունների և կիրառությունների վրա։ Էդվարդ Գուդրիչ Աչեսոնը մշակեց Աչեսոնի գործընթացը, որը ենթադրում է քվարցային ավազի, նավթային կոկսի և փայտի չիպսերի խառնուրդի տաքացումը չափազանց բարձր ջերմաստիճաններում՝ քիմիական ռեակցիաներ առաջացնելու համար, որոնք արտադրում են սիլիցիումային կարբիդի բյուրեղներ։ Այդ բյուրեղները հետո կարելի է աղացնել փոշու կամ ձուլել բլոկների՝ վաճառքի համար։.

Այս աբրազիվ փոշին լայնորեն կիրառվում է օդատիեզերական և ավտոմոբիլային արդյունաբերություններում մասերի հոնինգի և լապինգի համար՝ ճշգրիտ չափեր և հարթ մակերեսներ ապահովելու նպատակով, ինչպես նաև օգտագործվում է սերամիկայի, ապակիի և պողպատի ու այլ մետաղների արտադրության մեջ։ Alter Technology-ն այս նյութով ստեղծել է ռադիո սխեմա, որը կարող է դիմակայել տիեզերքի ծայրահեղ պայմաններին։.

Դիմումներ

Սիլիցիում-կարբիդային կերամիկան բացառիկ ոչ օքսիդային նյութ է, որը իր կոշտության (Մոհսի կոշտություն > 9), քիմիական անակտիվության, ցածր ջերմային ընդարձակման գործակցի և ջերմության ու հարվածի դիմադրության շնորհիվ ունի բազմազան կիրառություններ։ Սիլիցիում-կարբիդը իր ջերմահաղորդականության հատկությունների շնորհիվ օգտագործվում է որպես մաշվածության դիմացկուն բաղադրիչներ աբրասիվներում կամ մաշվածության դիմացկուն կերամիկական մասերում, ինչպես նաև կիսահաղորդիչային և էլեկտրական կիրառություններում։.

SiC արտադրելու համար արտադրողները նախ բարձր ջերմաստիճանում համադրում են ամորֆ սիլիկան ածխածնի հետ՝ որպես ածխածնի աղբյուր սովորաբար օգտագործելով ածխածու, ապա մանրացնում և խառնում փոքր քանակությամբ բոքսայթի հետ՝ նախաձև ստանալու համար։ Այնուհետև կատարվում է դոպինգ՝ ազոտով (n-տիպի SiC) կամ բորով, ալյումինով և գալյումով (p-տիպի SiC), կախված կիրառման նպատակից։.

Ապա արտադրողները օգտագործում են այս նախաձևը խորանարդային սիլիցիումային կարբիդ ստանալու համար՝ ռեակցիոն կապակցման կամ քիմիական գոլորշային նստեցման միջոցով։ Ռեակցիոն կապակցումը ավելի հաճախ կիրառվող մեթոդն է. այն ներառում է նախաձևի տաքացումը մինչև 1410 °C և դոպումը ազոտով կամ բորով՝ n-տիպի SiC ստանալու համար։ Քիմիական գոլորշային նստեցումը պահանջում է զգալիորեն ավելի շատ էներգիա և սարքավորումներ, մինչդեռ ռեակցիոն կապակցումը պահանջում է շատ ավելի քիչ։.

Հաղորդիչ կիսահաղորդչային կարգի SiC փոշին նախատեսված է բավարարելու երրորդ սերնդի n-տիպի հաղորդիչ սիլիցիում-կարբիդի միակristալներ աճեցնելու տարբեր մեթոդների յուրահատուկ աճի պահանջները։ Այս տեսակի փոշին ունի օպտիմալ մասնիկների չափերի բաշխում՝ քիչ դատարկություններով, ապահովելով արտադրանքի մաքրության մակարդակ, որը գերազանցում է 6N-ը։.